来自WEHI研究所和拉筹伯大学的研究团队在小鼠实验中发现，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，简称EVs）可能用来检测体内的组织损伤水平。这项研究首次揭示了血液中EVs水平与血癌等疾病（如白血病）引起的组织损伤之间的关联。这一发现已发表在《自然通讯》期刊上，文章标题为《静态与恶性条件下血管内皮细胞来源的细胞外囊泡生成的原位可视化研究》。
研究团队指出，内皮细胞是血管系统的关键组成部分，因其位于血管壁上，持续受到各种分子因子和血流剪切力的影响，容易发生损伤和压力反应。然而，内皮细胞如何去除不需要的细胞成分仍未完全清楚。大尺寸的EVs生成被认为是细胞在衰亡或受压时清除废弃物的关键机制之一。通过小鼠骨髓中的活体显微成像技术，研究团队首次在体内直接测量了内皮细胞在正常和恶性环境下生成EVs的动态过程。这些大尺寸的EVs富含线粒体，暴露出“吞噬我”信号——磷脂酰丝氨酸，并可与免疫细胞相互作用，或作为一种清除机制。
研究结果表明，通过监测血液中EVs的水平，可以直接反映组织损伤程度，从而为检测和治疗疾病提供关键信息。
由于EVs体积微小，研究其生成机制及其与疾病进展的关系十分困难，大多数研究都仅限于“培养皿内”实验。而该研究团队突破了这一障碍，成功在小鼠骨髓中成像观察到活体EVs的生成过程。
该研究的第一作者、WEHI细胞生物学家Georgia Atkin-Smith博士表示，团队使用的高分辨率显微镜可以直接观察活体小鼠骨髓内血管生成EVs的过程。她指出：“全球尚无其他研究能实现这样的观察，这对澳大利亚的科学界而言是一项重大成就。”
研究表明，白血病的发生会损害骨髓中的健康血管。小鼠模型中，骨髓血管损伤严重的小鼠其血液中的EVs水平较高，而健康小鼠则不具有这种现象。这项研究首次揭示了血液中EVs水平与癌症相关组织损伤之间的联系。
这项发现的初步假设始于2018年，由该研究的资深作者、WEHI实验室负责人Edwin Hawkins博士提出。他是体内成像领域的专家。Atkin-Smith博士说：“经过四年研究后，亲眼见证EVs生成过程是一件不可思议的事。”
“图像胜过千言万语，这些图像显著地推动了我们对EVs的理解，让我们看到了它们在健康和疾病条件下的生成过程。这不仅为在模式生物中研究EVs生成提供了新的框架，也为通过简单的血液测试监测疾病引起的组织损伤水平提供了诊断工具。这是一个极具前景的进展。”
该研究得到了拉筹伯大学细胞外囊泡研究中心主任Ivan Poon教授的支持，并与墨尔本大学、弗洛里研究所、奥利维亚·纽顿-约翰癌症研究所、彼得·麦卡勒姆癌症中心和莫纳什大学合作完成。
拉筹伯大学博士候选人、该研究的第二作者Jascinta Santavanond表示，研究团队开发的成像技术能够更深入地研究细胞死亡和斑马鱼生物学。她指出：“这项研究展示了科学协作的力量，我们在鱼类、小鼠和人类样本中验证了研究结果，突显了这项研究的广泛影响。”
目前，WEHI研究团队正在与彼得·麦卡勒姆癌症中心合作，评估EVs在急性髓性白血病（AML）患者中作为生物标志物的潜力。他们希望开发新的工具和技术，帮助临床医生通过患者样本评估疾病对健康组织的影响，并了解疾病进展情况。
参考文献：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52867-5
编辑：王洪
排版：李丽
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